Карданные валы равных угловых скоростей. Синхронные карданные шарниры

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от раздаточной коробки (коробки передач) к ведущим мостам. Её применение связано с тем, что изменяется взаимное положение осей валов трансмиссии и они не лежат на одной прямой.

Коробка передач 1 (рис. 17.16,а), или раздаточная коробка на автомобиле установлены выше ведущего моста 7, в резуль-тате чего ось карданного вала 5, передающего крутящий мо-мент, расположена под некоторым углом а к горизонтали. Ко-робка передач соединена с рамой неподвижно, а ведущий мост подвешен к ней с помощью рессор. Когда при прогибе рессор изменяется положение моста относительно рамы, изменяется и угол а наклона карданного вала 5.

Карданная передача состоит из трех основных элементов: карданных шарниров 2, карданных валов 3 и 5 и промежуточ-ной опоры 4. Одним из условий равномерного вращения вала 6 главной передачи ведущего моста 7 является равенство углов а и а, между осью вала 5 и осями валов 3 и 6, что обеспечивается конструкцией передачи.

Простейший карданный шарнир состоит из двух вилок 8 и 10 (рис. 17.16, б), укрепленных на валах 3 и 5, и крестовины 9 с шипами, входящими в отверстия вилок и соединяющими шарнирно валы. Вилка 10, поворачиваясь относительно оси А - А, может одновременно с крестовиной поворачиваться относитель-но оси Б - Б, обеспечивая передачу вращения от одного вала к другому при изменении угла между осями валов. Такой кардан-ный шарнир называется жестким шарниром неравных угловых скоростей. В нем при равномерном вращении ведущей вилки 8 ведомая вилка 10 вращается неравномерно: в течение одного оборота она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отста-ет от неё. В результате этого возникают дополнительные нагруз-ки, вызывающие изнашивание деталей шарнирного соединения и узлов трансмиссии.

Рис.17.16. Схема карданной передачи (а); шарнир неравных угловых скоростей (б)

1 - коробка передач; 2 - карданные шарниры; 3 - карданный вал; 4 - промежу-точная опора; 5 - карданный вал; 6 - вал главной передачи; 7 - ведущий мост; 8 и 10 - вилки; 9 - крестовина с шипами

Для устранения неравномерного вращения применяют два одинаковых карданных шарнира, причем их вилки, расположен-ные на противоположных концах карданного вала, должны ле-жать в одной плоскости. Тогда неравномерность, вызываемая одним карданным шарниром, компенсируется неравномернос-тью другого. Однако, и при двух карданных шарнирах, угол между осями валов не должен превышать 23°.

При движении автомобиля в результате прогиба рессор расстояние между коробкой передач и задним мостом изменя-ется, поэтому на валу одну из вилок карданного шарнира уста-навливают на шлицах, чтобы длина карданного вала также могла изменяться.

Устройство карданных передач автомобилей различных ма-рок практически одинаково, отличие заключается, главным образом, в размерах и форме отдельных деталей.

Типичным примером конструкции карданной передачи явля-ется карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 17.17,а). Она состоит из промежуточного 12 и основного 21 валов, соединен-ных с помощью шлицев 13, промежуточной опоры 18 и трех же-стких карданных шарниров I-III неравных угловых скоростей

Рис. 17.17. карданные передачи автомобилей: а - устройство карданной передачи автомобиля ЗИЛ-130; б - схема расположения валов карданной передачи полноприводного автомобиля

Все три карданных шарнира имеют одинаковую конструк-цию, которая позволяет им работать с максимальным рабочим углом между осями валов, равным 19°. Карданный шарнир со-стоит из двух вилок 22 и 23, крестовины 26, четырех стаканов 34 с установленными в них подшипниками, деталей крепления и уплотнений подшипников.

Крестовина имеет четыре шипа, в центре которых просвер-лены смазочные каналы. На каждый шип одет игольчатый под-шипник. Иглы 25 подшипника расположены в стакане 34 и внут-ренней обоймы не имеют. Стакан устанавливается в вилке шар-нира и удерживается крышкой 27, которая крепится болтами, стопорящимися усиками 24. Для удержания смазки подшипни-ки снабжены сальниками 35: один из них (радиальный) уста-новлен в стакане подшипника, а другой (торцовый) на шипе крестовины.

Промежуточный 12 и основной 21 карданные валы представ-ляют собой тонкостенные трубы, на концах которых установ-лены вилки 11 карданных шарниров.

Задний конец промежуточного вала соединен со скользящей вилкой 28, шлицевой наконечник которой вместе со шлицевой втулкой 32 образует подвижное шлицевое соединение, компенсирующее изменение длины карданного вала в резуль-тате перемещения заднего моста.

К переднему концу промежуточного вала 12 приварена вил-ка 11, связанная крестовиной с фланцем-вилкой 10, при помо-щи которой вал крепится к коробке передач. Аналогично уст-роен и основной карданный вал 21.

Промежуточная опора 18 при помощи кронштейна 17 кре-пится болтами к поперечине рамы автомобиля. Она располо-жена на заднем конце промежуточного вала и является нераз-борной конструкцией, обеспечивающей поглощение вибрации, возникающей при работе карданной передачи. Шарикоподшип-ник 16 промежуточной опоры расположен в резиновой подуш-ке 31, закрепленной стопорными скобами и имеющей специаль-ные прорези, повышающие её эластичность.

Карданные передачи полноприводных трехосных автомоби-лей (ЗИЛ-131, КАМАЗ-4310 и др.) состоят из четырех кардан-ных валов (рис. 17.17,6): основного 4, расположенного между коробкой передач 2 и раздаточной коробкой 5, карданного вала 6 привода среднего моста 7, карданного вала 8 привода задне-го моста 9 и карданного вала 3 привода переднего моста 1. Ус-тройство всех карданных валов и шарниров этих автомобилей одинаково и аналогично описанным выше, за исключением того, что конструктивно карданный вал 6 среднего моста имеет несколько большие размеры.

Ведущие мосты

Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую бал-ку, состоящую из трех основных элементов: двух полуосевых рукавов и средней части - картера, в котором размещается глав-ная передача с дифференциалом. В полые рукава балок запрес-сованы стальные трубчатые кожуха полуосей, которые служат для установки ступиц колес. По способу изготовления балки ведущих мостов разделяют на литые и штампованно-сварные. На большинстве грузовых автомобилей балки ведущих мостов состоят из двух стальных штампованных половин, сваренных между собой,

К основным узлам, из которых состоит ведущий мост авто-мобиля, следует отнести главную передачу, дифференциал и полуоси.

Главная передача служит для увеличения подводимого к ней крутящего момента и передачи его через дифференциал на полу-оси, расположенные под прямым углом к продольной оси авто-мобиля. Конструктивно главные передачи представляют собой зубчатые или червячные редукторы. Последние из-за сравнитель-но малого КПД широкого распространения не получили. На автомобилях, в основном, применяют зубчатые главные переда-чи, которые делятся на одинарные и двойные. Передаточное чис-ло главной передачи в основном зависит от быстроходности, мощности двигателя, массы и назначения автомобиля. Для боль-шинства современных автомобилей оно находится в пределах 4-9. Для легковых машин обычно применяют одинарную передачу, для грузовых - как одинарную, так и двойную.

Одинарная главная передача (рис. 17.18,а) состоит из одной пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями. В такой передаче крутящий момент передается от карданной пе-редачи на ведущую коническую шестерню 1, а от неё - на ведо-мое колесо 2, которое через специальный механизм (дифферен-циал) и полуоси передает вращение на ведущие колеса автомо-биля. Оси зубчатых колес одинарных передач могут пересекать-ся или быть смещенными (рис. 17.18, б); в последнем случае оди-нарная передача называется гипоидной. В такой главной переда-че зубья шестерни 1 и колесо имеют специальную форму и наклон спирали, позволяющие опустить ось конической шес-терни на расстояние С, равное 30-42 мм.

Рис. 17. 18. Схемы главных передач:

а - одинарная главная передача: 1 - ведущая коническая шестерня; 2 - ведомое колесо; б-одинарная гипоидная главная передача: 1 - шестерня; 2 - колесо; с - смещение оси конической шестерни; в-двойная центральная глав-ная передача: 5 и 6 - цилиндрические шестерни; 3 и 4 - конические шестер-ни; г-двойная разнесенная главная передача

При применении главной передачи с гипоидным зацеплени-ем зубчатых колес карданную передачу и пол кузова можно разместить ниже, уменьшив тем самым высоту центра тяжести автомобиля, что улучшает его устойчивость. Кроме того, в ги-поидной передаче одновременно в зацеплении находится боль-шее число зубьев, чем в обычной конической передаче, в ре-зультате чего зубчатые колеса работают более надежно, плав-но и бесшумно. Однако, при гипоидном зацеплении происходит продольное проскальзывание зубьев, сопровождающееся выде-лением теплоты в результате чего происходит разжижение и выдавливание масла с поверхности сопряженных зубьев, при-водящее к их повышенному износу. Поэтому для гипоидных передач применяют специальные трансмиссионные масла с противоизносной присадкой.

Двойные главные передачи конструктивно могут выполнять-ся в одном картере - центральные (рис. 17.18, в) или каждая пара зубчатых колес располагается отдельно - разнесенные (рис. 17.18, г). В последнем случае главная передача состоит из двух отдельных механизмов: одинарной конической зубчатой пере-дачи, устанавливаемой в заднем мосту, и цилиндрических зуб-чатых передач - колесных редукторов.

Двойная центральная передача (рис. 17.18,в) состоит из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Цилиндрические шестерни 5 и 6 имеют прямые или косые зубья, а конические 3 и 4 - спиральные. Крутящий момент передается от ведущей коничес-кой шестерни 3 к ведомой 4, установленной на одном валу с ци-линдрической шестерней 6, которая передает крутящий момент на цилиндрическую шестерню 5. Двойная главная передача по сравнению с одинарной обладает более высокой механической прочностью и позволяет увеличивать передаточное число при достаточно большом дорожном просвете под балкой (картером) ведущего моста, что повышает проходимость автомобиля.

Рис.17.19. Конический симметричный дифференциал:

1 и 7 - шестерни-саттелиты; 2 и 8 - конические зубчатые колеса; 4 - крестови-на; 5 -ведомое колесо; 6 - ведущая шестерня; 3 и 9 - полуоси

Дифференциал. При повороте автомобиля его внутреннее ведущее колесо проходит меньший путь, чем наружное, поэто-му, чтобы качение внутреннего колеса происходило без сколь-жения, оно должно вращаться медленнее, чем наружное. Это необходимо для того, чтобы исключить при повороте пробук-совывание колес, которое вызывает повышенное изнашивание шин, затрудняет управление автомобилем и увеличивает рас-ход топлива. Для обеспечения различной частоты вращения ведущих колес их крепят не на одном общем валу, а на двух полуосях, связанных между собой межколесным дифференциа-лом, подводящим крутящий момент от главной передачи к по-луосям.

Таким образом, дифференциал служит для распределе-ния крутящего момента между ведущими колесами и позволя-ет правому и левому колесам при поворотах автомобиля и при его движении на криволинейных участках дороги вращаться с различной частотой. Межколесный дифференциал бывает сим-метричным или несимметричным, соответственно распределя-ющим крутящий момент между полуосями поровну или не по-ровну. На автомобилях получили применение межколесные конические симметричные дифференциалы, межосевые коничес-кие и кулачковые дифференциалы повышенного трения.

Конический симметричный дифференциал представляет собой (рис. 17.19,а) шестеренчатый механизм, смонтированный в глав-ной передаче. Он состоит из двух конических зубчатых колес 2 и 8, шестерен-саттелитов 1 и 7 и крестовины 4. Ведомое колесо 5 главной передачи жестко соединено с коробкой дифференциала, состоящей из двух чашек, между которыми крепится крестови-на. Полуосевые зубчатые колеса 2 и 8 установлены в коробке дифференциала на шлицах полуосей 3 и 9, соединенных с веду-щими колесами автомобиля. От ведущей шестерни 6 главной передачи крутящий момент передается на ведомое колесо 5 и коробку дифференциала вместе с которой вращается крестови-на 4 с расположенными на ней шестернями-саттелитами 1 и 7.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной до-роге оба ведущих колеса испытывают одинаковые сопротивле-ния качению и проходят одинаковые пути. Поэтому саттели-ты, вращаясь вместе с крестовиной и коробкой дифференциа-ла, сообщают зубчатым колесам 2 и 8 одинаковую частоту вра-щения, а сами относительно своих осей не поворачиваются. При этом саттелиты как бы заклинивают полуосевые зубчатые ко-леса, соединяя обе полуоси.

При движении автомобиля на повороте (рис. 17.19, б) его внутреннее колесо проходит меньший путь, чем наружное, в результате чего полуось 9 (рис. 17.19, а) и полуосевое зубчатое колесо 8, связанные с внутренним колесом автомобиля, враща-ются медленнее. При этом шестерни-саттелиты 1 и 7, вращаясь на шипах крестовины 4, перекатываются по замедлившему вра-щение полуосевому зубчатому колесу 8, в результате чего по-вышается частота вращения полуосевого зубчатого колеса 2 и полуоси 3. Таким образом, ведущие колеса автомобиля при повороте получают возможность проходить за одно и то же время различные пути без юза и пробуксовывания.

Основная особенность любого симметричного дифференци-ала - поровну распределять крутящий момент между ведущи-ми колесами. Эта особенность в некоторых случаях оказывает отрицательное влияние при преодолении автомобилем трудно-проходимых участков дороги. В случае попадания одного из колес автомобиля, например левого, на скользкое покрытие дороги (лед, мокрый грунт и т. п.) крутящий момент на нем уменьшается до значения, ограниченного коэффициентом сцеп-ления колеса с дорогой. Такой же крутящий момент действует и на правое колесо, хотя оно находится на поверхности с высо-ким коэффициентом сцепления. Если суммарный момент будет недостаточен для движения автомобиля, то последний не смо-жет тронуться с места. В этом случае левое колесо будет буксо-вать, а правое оставаться практически неподвижным.

Для устранения этого явления на некоторых образцах автомобильной техники устанавливают систему блокировки межколесных дифференциалов. При её включении оба колеса вращаются как одно целое.

Полуоси. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам происходит при помощи полуосей. Полуоси своими внутренними концами со шлицами устанавливаются в коробку дифференциала. На наружном конце полуоси имеется фланец для крепления к ступице колеса. Крутящий момент от полуоси к ступице передается через подшипниковый узел. В за-висимости от расположения подшипников этого узла относитель-но кожуха, в котором находятся полуоси, различны и нагрузки, действующие на них. В связи с этим полуоси разделяются на два типа: полуразгруженные и полностью разгруженные.

Полуразгруженной полуосью называется полуось, которая опирается на шарикоподшипник, расположенный внутри ее кожуха. Такая полуось не только передает крутящий момент, скручивающий её, но и воспринимает изгибающие моменты.

Полностью разгруженной называется полуось, разгруженная от изгибающих моментов и передающая только крутящий мо-мент. Это достигается тем, что ступицу колеса устанавливают на кожухе полуоси на двух широко расставленных роликопод-шипниках, в результате чего изгибающие моменты восприни-маются кожухом, а полуоси передают только крутящий момент. Такие полуоси устанавливаются на всех грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности.

Устройство и взаимодействие главной передачи, дифферен-циала и узлов привода ведущих колес рассмотрим на примере автомобиля КАМАЗ-4310.

Картеры среднего и заднего мостов сварены из стальных штампованных балок с приваренными к ним крышками карте-ров, фланцами для крепления редукторов главных передач, кон-цевыми фланцами для крепления суппортов тормозных меха-низмов и цапф ступиц колес, рычагами для крепления реактив-ных штанг и опорами рессор (рис. 17. 20).

Рис.17.20. Задний мост автомобиля КАМАЗ-4310:

1 - контргайка; 2 - шпилька крепления колеса; 3 - ступица; 4 - щиток; 5 - штуцер; 6 и 11 -сапуны; 7 и 9 - сальники; 8 - крышка головки подвода воздуха; 10 - опора рессоры; 12 -главная передача; 13 и 21 - фланцы; 14 - картер заднего моста; 15 - правая полуось; 16 -дифференциал; 17 - крышка; 18 - рычаг реактивной штанги; 19 - левая полуось; 20 -тормозная камера; 22 - кронштейн раз-жимного кулака; 23 - головка подвода воздуха; 24 -цапфа; 25 - суппорт тормоза; 26 и 27 - конические подшипники; 28-тормоз-ной барабан; 29 - гайка; 30 - замковая шайба; 31 - кран запора воздуха

Главные передачи среднего и заднего мостов в основном унифицированы. Главная передача среднего моста отличается от главной передачи заднего моста ведущим валом, ведущей конической шестерней, упорной шайбой и фланцем ведущего вала, который аналогичен фланцу, установленному на шестер-не привода задних мостов раздаточной коробки.

Главная передача мостов - двухступенчатая. Первая ступень состоит из пары конических шестерен со спиральными зубьями, вторая ступень - из пары цилиндрических косозубых шестерен.

Ведущая коническая шестерня 24 (рис. 17.21) главной пере-дачи заднего моста установлена на шлицах ведущего вала 25. Ведомая коническая шестерня 4 напрессована на вал-шестер-ню 6 и передает крутящий момент через прямоугольную шпон-ку 5. К ведомой цилиндрической шестерне 38 болтами 39 при-креплены чашки 47 межколесного дифференциала.

В чашках установлены две конические полуосевые шестер-ни 40, которые находятся в зацеплении с четырьмя саттеллита-ми 45, установленными на шипах крестовины 42 дифференциа-ла. В саттелитах запрессованы бронзовые втулки 44. Под тор-цы полуосевых шестерен и сателлитов подложены опорные шайбы 41 и 46. В шлицевые отверстия конических шестерен входят шлицы полуосей, фланцы которых установлены на шпильках ступиц колес и крепятся гайками.

Дифференциал в сборе с коническими подшипниками 43 ус-танавливается в гнездах картера главной передачи. После ус-тановки дифференциала на наружные обоймы подшипника ус-танавливаются крышки 29 и крепятся болтами. Предваритель-ный натяг подшипников осуществляется регулировочными гай-ками 48, ввернутыми в гнезда подшипников. Этими же гайка-ми регулируется положение ведомой цилиндрической шестер-ни 38 относительно ведущей 6.

Ведущий вал 25 вращается в двух конических роликоподшип-никах 20 и 23, установленных на хвостовике ведущей коничес-кой шестерни 24, и одном цилиндрическом роликоподшипни-ке 27, установленном в гнезде картера главной передачи. На-ружный конический подшипник 20 установлен в стакане 22. От попадания грязи и пыли, а также от вытекания смазки пере-дний подшипниковый узел защищен крышкой 18 с манжетой 17. Задний цилиндрический подшипник закрыт глухой крыш-кой 28 с прокладкой 26.

Вал ведущей цилиндрической шестерни 6 установлен в двух конических роликоподшипниках 7 и 10 и одном цилиндричес-ком 2, который установлен в гнезде картера главной передачи. Наружные обоймы конических подшипников установлены в стакане 9. Подшипниковый узел защищен от попадания грязи и пыли глухой крышкой 12с прокладкой.

Рис.17.21. Главная передача заднего мостоа автомобиля КАМАЗ-4310:

1-картер главной передачи; 2,27 и 34 - цилиндрические роликоподшипники; 3 - пробка заливного отверстия; 4 - ведомая коническая шестерня; 5 - шпонка; 6 - ведущая цилиндрическая шестерня (вал-шестерня); 7, 10, 20, 23 и 43 - конические роликоподшипники; 8 и 21 - регулировочные шайбы; 9 и 22 - стаканы подшипников; 11 и 19 - регулировочные прокладки; 12 и 18 крышки стаканов подшипников; 13 - опорная шайба; 14 - гайка; 15 - фланец; 16 - отражатель; 17 - манжета; 24 - ведущая коническая шестерня; 25 и 36 - ведущие валы; 26 - прокладка крышки; 28 - крышка подшипника; 29 -крышка подшип-ника дифференциала; 30 - стопор гайки подшипника дифференциала; 38 -ведомая цилиндрическая шестерня; 39 - болт крепления чашек дифферен-циала; 40 -полуосевая шестерня; 41 и 46 - опорные шайбы; 42 - крестовина; 44 - втулка саттелитов; 45 - саттелит; 47 - чашка дифференциала; 48 - регулировочная гайка подшипников дифференциала

Рис.17.22.Передний мост автомобиля КАМАЗ-4310:

1 - цапфа поворотного кулака; 2 - переходной штуцер; 3 - ввертный штуцер; 4 - корпус поворотного кулака; 5 - регулировочные прокладки; 6 и 27 - разжимные втулки; 7 -масленка; 8 - рычаг поворотного кулака; 9 - регулировочный рычаг; 10 - редуктор; 11 -шаровая опора; 12 - внутренний кулак; 13 - пробка; 14 - накладка кулака; 15 - вкладыши кулака шарнира; 16 - диск шарнира; 17, 22 и 25 - конические роликоподшипники; 18 - щиток; 19 - суппорт; 20 - ось колодок; 24 - пружина колодок тормоза; 26 - левая сту-пица с тормозным барабаном; 28 - ведущий фланец; 29 - наружный кулак шарнира; 30 - кран запора воздуха; 31 - разжимной кулак; 32 - колодка переднего тормоза; 33 - ролик колодки

В отличие от главных передач среднего и заднего мостов глав-ная передача переднего моста (рис. 17. 22) крепится к картеру моста фланцем, расположенным в вертикальной плоскости. Ори-гинальные детали главной передачи (рис. 17. 23) переднего мос-та: чашка 3 колесного дифференциала, картер 31 редуктора, ве-дущий вал 11, крышка 17, подшипник 8. Остальные детали и узлы унифицированы с деталями и узлами редуктора заднего моста.

Рис. 17.23. Редуктор переднего моста автомобиля КАМАЗ-4310:

1 - крышка подшипника; 2 - ведомая цилиндрическая шестерня; 3 - чашка диф-ференциала; 4 - опорная шайба полуосевой шестерни; 5, 13, 14, 24 и 25 - конические роликоподшипники; 6 - полуосевая шестерня; 7 - опорная шайба саттелита; 8 и 22 -цилиндрические роликоподшипники; 9 - шпонка; 10 - заглушка; 11 - ведущий вал; 12 -ведущая коническая шестерня; 15 - сальниковое уплотнение; 16 - фланец; 17 и 27 -крышки; 18 и 26 - стаканы подшипни-ков; 19 и 30 - регулировочные шайбы; 20 - распорная втулка; 21 - ведомая ко-ническая шестерня; 23 - ведущая цилиндрическая шестерня; 28 - опорная шайба; 29 - гайка; 31 - картер редуктора; 32 - крестовина дифференциала; 33 - саттелит; 34 - регулировочная гайка; 35 - стопор гайки

Картер переднего моста отлит заодно с левым коротким кожухом полуоси. Правый кожух запрессован в картер моста. Заклепочная сварка предохраняет кожух от осевого перемеще-ния. К фланцам кожухов полуосей на шпильках закреплены шаровые опоры с приваренными шкворнями. В шаровых опо-рах запрессованы бронзовые втулки, в которых установлены внутренние кулаки шарниров равных угловых скоростей.

На шкворнях установлены корпуса поворотных кулаков, которые поворачиваются на конических роликоподшипниках. К корпусам поворотных кулаков прикреплены на шпильках цапфы и суппорты тормозных механизмов. В цапфы запрессо-ваны бронзовые втулки, в которых вращаются наружные кула-ки шарниров.

Передача крутящего момента от внутреннего кулака 5 (рис. 17.24) к наружному осуществляется через шарнир равных угло-вых скоростей. На шлицевой конец наружного кулака 1 уста-новлен ведущий фланец, который крепится к ступице с помо-щью шпилек.

Рис. 17.24. Шарниры равных угловых скоростей: а-шариковый; б-кулачковый

1 и 4 - вилки; 2 и 3 - делительные канавки; 5 - шлицевой вал; 6 - шпилька; 7 - штифт; 8 -центральный шарик; 9 - шарики; 10 и 14 вилки; 11 и 13 - кулаки; 12 - диск

Полуоси всех мостов полностью разгружены. На цапфах мостов с помощью гаек, замковых шайб и контргаек закрепле-ны ступицы, вращающиеся на конических роликоподшипни-ках. К фланцам ступиц с помощью шпилек крепятся тормоз-ные барабаны и диски колес. Кроме того, барабаны фиксиру-ются на ступицах тремя винтами. Ступицы мостов и их крепле-ние взаимозаменяемы. Подшипники ступицы защищены от попадания грязи и пыли прокладками под фланцем полуоси и манжетой с лабиринтным уплотнителем, установленной в рас-точке ступицы. Полость корпуса поворотного кулака предохраняется от попадания грязи внутрь комбинированным саль-никовым уплотнением с распорным кольцом, которое крепит-ся болтами к внутреннему торцу корпуса.

Шарниры равных угловых скоростей переднего ведущего мо-ста работают в особо тяжелых условиях. На автомобиле ЗИЛ-131 установлены шариковые шарниры с делительными канавка-ми (рис. 17. 24, а). Они состоят из двух вилок 1 и 4, пяти шари-ков 9 и штифта 7. Вилки 1 и 4 изготовлены заодно целое со шлицевыми валами 5. При помощи торцовых сферических уг-лублений и центрального шарика 8 вилки центрируются между собой. Положение шарика 8 фиксируется штифтом 7, удержи-ваемым от осевых смещений шпилькой 6.

В делительные канав-ки 2 и 3 вилок закладываются четыре рабочих шарика 9, кото-рые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком 8. При вращении ведущего вала кру-тящий момент от одной вилки к другой передается через рабо-чие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, кото-рая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с одинаковыми угловыми скоростями.

На автомобиле КАМАЗ-4310 применены шарниры равных угловых скоростей кулачкового типа fpuc. 17.24,6). Они состоят из двух вилок 10 и 14, двух кулаков 11 и 13 и диска 12. Диск заходит в пазы кулаков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулаков, а в горизонтальной - вместе с кулаками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых пер-вый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями.

В механике существует уже большое количество технических устройств, которые способны преобразовать практическую любую величину энергии в более удобную нам с вами или другим техническим устройствам. В этой статье пойдет речь о том, что такое карданная передача, и какую роль она играет в автомобилестроении?

Что такое карданная передача?

Карданной передаче называют специальное механическое устройство, предназначенное для передачи вращающего момента между валами, которые пересекаются в центре кардана. Главной особенностью такого рода передачи является то, что валы имеют возможность углового перемещения, что очень актуально для применения во многих автомобилях.

Кардан состоит из двух валов, имеющих на концах специальные вилки. Данные вилки через оси крепятся к общему центру передачи. Таким образом, при угловом изменении положения, валы могут беспрепятственно вращаться, каждый в своем положении.

Изначально, карданный вал устанавливался на заднеприводные и полноприводные автомобили. Он позволял с крестовины коробки передач на заднюю ось, а также с редуктора раздаточной КПП на передний редуктор. Дело в том, что задний или передний мост крепится к подвеске автомобиля, которая находится в постоянном движении. Таким образом, получается, что изменение положения моста требует и изменение положения ведомого вала. Вот тут то и помогает карданный вал, который не только передаст нужный вращающий момент, но и выступит как дополнение к подвеске автомобиля.

Второй механизм, в котором кардан также активно применяется - это рулевое управление. Сейчас, практически все автомобили имеют, так называемую, безопасную рулевую колонку, которая в случае аварии быстро складывается и не повреждает ноги водителя. Все это достигается с помощью его способности менять угловое положение под любым угловым положением относительно другого вала.

Видео - Принцип работы карданной передачи

Почему карданный вал не применяют вместо ШРУСов?

Казалось бы вполне логичный вопрос. Если карданный вал имеет такую способность к вращению даже при изменении угла валов относительно друг друга, то почему бы его не использовать в переднеприводных автомобиля?

Прежде чем ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть один из существенных недостатков такого вида передачи. Он заключается в несинхронности вращения одного их валов. Дело в том, что если, например, ведущий вал вращается с равномерной скоростью, то ведомый будет обязательно вращаться неравномерно. В автомобилях с передним приводом передача синхронного вращающего момента на ведущие передние колеса является самым главным, поэтому там используются более сложные аналоги кардана - ШРУСы.

Тем не менее, не смотря на этот недостаток, можно сделать вывод о том, что он легко устраняем, если установить на каждом валу специальные парные шарниры, которые сравняют синхронность вращения, пусть не до абсолютно, но хотя бы примерно равных размеров.

ШРУС же, является разновидностью кардана и имеет более сложную конструкцию и другой существенный недостаток - невозможность поворота колес более угла в 70 градусов. Шарнир же значительно выигрывает по сравнению с обычным карданом, но имеет и свои недостатки.

• Во-первых, «гранаты» имеют более низкий срок службы, чем кардан и очень часто выходят из строя.
• Во-вторых, надежность крепления шарнира и кардана - тут безусловно выигрывает именно кардан, так как имеет более толстую цельнометаллическую конструкцию.

В процессе работы на заднем приводе, кардан имеет свойство создавать определенные вибрации при движении на больших оборотах. Данные недостатки сокращаются путем применения сразу двух карданных валов. Увеличение количество передач приводит к плавности движения и при преодолении различных неровностей дорожного покрытия.

Все соединения с коробкой передачей смазываются трансмиссионным маслом. В некоторых коробках передач такой вал вставляется прямо внутрь коробки, где и происходит смазка данного элемента.

Крестовина и карданный вал укрепляются при помощи игольчатых подшипников, которые снижают трение при вращении и изменении углового положения одного из валов.

Неисправности карданного вала

В процессе работы карданного вала можно наблюдать некоторый перечень неисправностей. К первому роду можно отнести различные вибрации, которые вызваны погнутостью и дисбалансом карданного вала. Погнутость может возникнуть при неаккуратной и агрессивной езде по неровному дорожному покрытию. Второй неисправностью можно назвать стуки, которые появляются в процессе работа кардана.

Все эти неприятности пагубно влияют не только на состояние карданного вала, но и на коробку переключения передач, а также редуктор заднего моста. На самом деле, биение карданного вала - это очень опасное явление, ведь при полном износе элементов крепления или разрыве детали, автомобиль станет полностью обездвиженным.

Где еще применяется карданная передача?

Карданная передача нашла широкое применение не только в автомобилестроении, но и в инструментальной части любого автомеханика. Так, например, появилась специальная насадка на отвертку, которая имеет карданный способ передачи вращающего момента. Такая отвертка помогает без труда открутить те гайки или болты, которые закручены в тех местах, где подобраться обычным инструментом является проблематичным, а порой и невозможным заданием.

Вот, пожалуй, и все, что необходимо знать о карданной передаче. При работе с такими элементами необходимо проявлять осторожность. Дело в том, что при изменении или деформации какой-либо части кардана, он начинает работать неровно, а, следовательно, постепенно изнашивает коробку передач и крестовину заднего редуктора. Разобрать и собрать карданный вал можно самостоятельно, при наличии самого минимального набора инструментов и специального оборудования.



Общие сведения о карданных передачах

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому в случае, когда оси их валов не совпадают и могут менять свое расположение, а также при значительном удалении одного агрегата от другого. В некоторых технических источниках информации вместо термина «карданная передача» употребляется термин «промежуточная передача».

Свое название карданная передача получила от имени итальянского математика, инженера, философа, медика и астролога Джероламо Кардано (1501-1576 ). В отдельных источниках Кардано считается изобретателем карданного вала, по крайней мере, он первым подробно описал конструкцию и работу этого механизма.
Тем не менее, по утверждению других источников, механизм аналогичный карданному валу был известен задолго до Д. Кардано, и упоминался ещё великим Леонардо да Винчи. Сейчас сложно спорить об авторстве изобретения, однако одно бесспорно - Д. Кардано был первым, кто подробно описал устройство карданного вала в технической литературе.
В среде технических специалистов, механиков и водителей карданную передачу обычно называют карданный вал или просто - кардан. Карданные валы с шарнирами равных угловых скоростей чаще называют ШРУСами, а их шарниры - "гранатами".

Характерным примером применения карданной передачи является силовое соединение коробки передач с ведущим мостом автомобиля (рис. 2 ). Так как мост связан с несущей системой (рамой) через упругие элементы подвески, при движении автомобиля он может перемещаться относительно рамы в вертикальном направлении, тогда как коробка передач закреплена на раме неподвижно.
Кроме того, при вертикальном перемещении моста относительно рамы (и, соответственно, коробки передач), расстояние между соединяемыми агрегатами постоянно изменяется. В таких условиях жесткое соединение агрегатов невозможно.

С помощью карданной передачи осуществляется подвод крутящего момента от коробки перемены передач (КПП) или раздаточной коробки к ведущим мостам, к ведущим управляемым колесам, а также к механизмам дополнительного оборудования автомобиля.
На некоторых автомобилях с помощью карданной передачи осуществляется связь рулевого колеса с рулевым механизмом. Особенно удобна такая конструкция рулевого привода для автомобилей с откидной кабиной, позволяющая без каких-либо манипуляций с рулевой колонкой поднимать кабину для доступа к двигателю и его системам.

Классификация карданных передач

Карданные передачи, устанавливаемые между элементами (агрегатами) трансмиссии, называются основными , а карданные передачи, передающие крутящий момент каким-либо другим агрегатам или дополнительному оборудованию, называются вспомогательными .

В зависимости от числа валов привода ведущих колес различают одноприводную карданную передачу и многоприводную (рис. 1 ).

Если карданная передача располагается внутри какого-либо защитного элемента, например кожуха или балки моста, то она называется закрытой. Большинство карданных передач привода ведущих мостов не имеет специальной защиты и являются открытыми.



Карданная передача (рис. 2 ) состоит из карданных валов 2 , карданных шарниров 1 и шлицевого компенсирующего соединения 4 , которое обеспечивает изменение длины карданного вала при изменении расстояния между соединяемыми агрегатами.
С целью уменьшения длины валов на некоторых автомобилях применяется составная карданная передача, состоящая из двух валов. В этом случае один из валов передачи устанавливается на поддерживающей промежуточной опоре (опора кардана - рис. 2,б поз. 3 ).

Наиболее ответственными элементами карданных передач являются карданные шарниры. Они обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Относительный угол наклона валов карданной передачи, в зависимости от конструкции шарниров, может достигать 45 ˚.

По кинематике карданные шарниры делятся на две группы – шарниры неравных угловых скоростей и шарниры равных угловых скоростей (рис. 3 ).

На некоторых автомобилях применяются упругие полукарданные шарниры для передачи крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом, например, упругая муфта Гуибо (Guibo).
Муфта Гуибо представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, к которому вулканизацией прикреплены металлические вкладыши. С двух сторон к муфте посредством вкладышей крепятся фланцы ведущего и ведомого валов. На иллюстрации в верхней части страницы муфта Гуибо изображена между карданными валами.
Муфта Гуибо применяется чаще всего в дополнение к шарнирной карданной передаче. Иногда такой тип промежуточных передач относят к эластичным соединениям, представляющим отдельную классификационную группу.

Дальнейшая классификация карданных передач связана с конструкцией шарниров равных угловых скоростей, которые в настоящее время очень разнообразны по устройству и инженерным решениям, и продолжают совершенствоваться.



Карданные передачи способствуют переходу крутящего момента. В двухосной конструкции автомобиля с ведущим происходит переход от коробки к заднему мосту.

Карданный вал - это конструкция, передняя часть которой связана с ведомым валом коробки посредством шарнира. Задняя часть соединяется с ведущей конической шестерней, которая постоянно зацеплена с большой конической ведомой образуют автомобиля. Она подводит крутящий момент к ведущим колесам.

Необходимо в связи с особым расположением карданного вала и вала коробки. Они находятся под некоторым углом. Изменение угла наклона карданного вала относительно ведомого происходит в том случае, когда производится перемещение ведущего моста, подвешенного на рессорах, относительно коробки и рамы при наезде на неровности на дороге. Изменения происходят в небольшом диапазоне и в случае, когда меняется величина прогиба рессор на ведущем мосту. Это случается при снижении или повышении полезной нагрузки авто.

Карданная передача может состоять из шарниров упругой или жесткой конструкции. Шарнир имеет крестовину. Ее шипы входят в специальные отверстия вилок, которые располагаются в двух взаимноперепендикулярных плоскостях. Втулка одной из вилок соединяется с валом коробки, а втулка другой - надевается на шлицы кардана.

Шарнир обеспечивает перемещение. Благодаря его наличию карданный вал перемещается под углом относительно ведомого вала в коробке в разном направлении. Колебания заднего моста способствуют незначительному изменению расстояния между ним и коробкой. Это происходит благодаря тому, что передний шлицевой конец карданного вала обладает способностью к скольжению во втулке шарнирной вилки.

Шарниры в некоторых случаях помещаются в специальные кожухи. Так, обеспечивается их защита от проникновения грязи, а также удерживается смазка внутри. Кожухи обычно состоят из двух полусфер.

Жесткий шарнир, который включает в себя карданная передача, состоит из фланца, ведущей вилки, сальника, игольчатого подшипника, обоймы подшипника, крышки, замковой шайбы, масленок, ведомой вилки и ее втулки, крестовины.

В шарнире есть две вилки. Ведущая соединена посредством фланца с ведомым валом коробки, а ведомая посредством втулки соединена со шлицами, расположенными в переднем конце карданного вала. Между собой вилки состыкованы при помощи крестовины с четырьмя шипами.

Упругий шарнир, из которого также может состоять карданная передача, включает в себя, как правило, несколько прорезиненных упругих дисков. К ним с каждой стороны приворачиваются втулки с тремя вилками-лапками.

В автомобилях ГАЗ-51 карданная передача имеет особую конструкцию. В нее входят шарниры, промежуточная опора. Кроме того, здесь имеется два карданных вала. Один из них - промежуточный. Присутствие двух валов необходимо для уменьшения длины карданного вала и повышения его жесткости. Задняя часть промежуточного вращается в установлен в резиновом кольце в опоре, кронштейн которой присоединен к поперечине на раме.

Эластичность резинового кольца обеспечивает возможность подшипника к самостоятельной установке при деформациях, которым подвергается рама, или в случае неточной его установки.

Для двухосного автомобиля характерен переход крутящего момента от коробки посредством трех валов с шестью шарнирами.

В трехосной конструкции авто предусмотрено три ведущих моста. Здесь, кроме прочих, присутствует два карданных вала. Они используются для привода дополнительного одного заднего моста. Эти валы имеют четыре шарнира, а также промежуточную опору, расположенную на ведущем среднем мосту.



Карданные передачи с шарнирами
равных угловых скоростей

Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются одновременно и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует применения между колесом и полуосью шарнирного соединения.
Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и приемлемо работают лишь при небольших значениях углов между валами, поэтому не могут удовлетворять требованиям равномерности передаваемого вращательного движения. В приводе ведущих управляемых колес крутящий момент должен передаваться с равномерной скоростью к колесам, поворачивающимся относительно продольной оси автомобиля на угол 40…45 ˚.
Выполнение таких условий могут обеспечить карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Иногда их называют синхронными карданными передачами.

В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних шарнира равных угловых скоростей, кинематически связанные с коробкой передач, и два внешних шарнира, которые крепятся к колесам. В обиходе такие шарниры обычно называют «гранатами».

До середины прошлого века в конструкциях автомобилей часто встречались спаренные карданные шарниры неравных угловых скоростей. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира. Сдвоенный шарнир отличался громозкостью и усиленным износом игольчатых подшипников, поскольку при прямолинейном движении автомобиля иглы подшипников не проворачивались и линии их контакта с обоймой и крестовиной подвергались воздействию значительных контактных напряжений, что приводило к износу и даже сплющиванию игл.
В настоящее время такие подшипники в конструкциях автомобилей встречаются редко.

Равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов будет соблюдено только в том случае, если точки контакта в шарнире, через которые пересекаются окружные силы, будут находиться в биссекторной плоскости, делящей угол между валами пополам. Конструкции всех карданных шарниров равных угловых скоростей основаны на этом принципе.

Шариковые шарниры равных угловых скоростей

Наибольшее применение получили шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей. Среди них наиболее часто в конструкциях отечественных автомобилей можно встретить шарниры с делительными канавками типа «Вейс» .
Эту конструкцию в 1923 году запатентовал немецкий изобретатель Карл Вейс. Шарниры Вейса широко применяются в разборном и неразборном вариантах на отечественных автомобилях марок «УАЗ», «ГАЗ», «ЗиЛ», «МАЗ» и некоторых других. Шарнирные сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32 °, однако срок их службы ограничен 30…40 тыс. км пробега из-за высоких контактных напряжений, возникающих при работе.

Разборный шарнир (рис. 1 ) устроен следующим образом. Валы 1 выполнены заодно с кулаками 2 и 5 , в которых вырезаны четыре канавки 3 . В собранном виде кулаки располагаются в перпендикулярных плоскостях, а между ними в канавки 3 устанавливаются четыре шарика 7 .
Для центрирования кулаков в отверстие, выполненное в одном из них, устанавливается штифт 6 с центрирующим шариком 4 . От осевого перемещения штифт фиксируется другим штифтом 6 , расположенным радиально.
Средние линии канавок 3 нарезаны так, что шарики 7 , передающие усилия, располагаются в биссекторной (биссекториальной) плоскости между валами. В передаче усилия участвуют только два шарика, что создает высокие контактные напряжения и сокращает срок службы шарнира. Два других шарика передают крутящий момент при движении автомобиля задним ходом.

В других конструкциях контактные напряжения уменьшаются путем увеличения числа шариков, одновременно участвующих в работе, что неизбежно приводит к усложнению шарниров.

Детали шарикового шарнира «Рцеппа» (рис. 1, б ) располагаются в чашке 8 , которая во внутренней части имеет шесть сферических канавок для установки шести шариков 7 . Такие же канавки имеет и сферический кулак 10 , в шлицевое отверстие которого входит ведущий вал карданной передачи. Шарики в одной биссекторной плоскости устанавливаются делительным устройством, состоящим из сепаратора 9 , направляющей чашки 11 и делительного рычажка 12 .
Рычажок имеет три сферические поверхности: концевые входят в гнезда ведущего и ведомого валов, а средняя – в отверстие направляющей чашки 11 . Рычажок к ведущему валу прижимается пружиной 13 . Длины плеч рычажка таковы, что при передаче момента под углом он поворачивает направляющую чашку 11 и сепаратор 9 так, что все шесть шариков 7 устанавливаются в биссекторной плоскости и все они воспринимают и передают усилия. Это позволяет уменьшить габаритные размеры шарнира и увеличить срок его службы.

Шарнир типа «Рцеппа» технологически сложен, однако он компактнее шарнира с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40 °. Поскольку усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах. Долговечность шарнира «Рцеппа» достигает 100–200 тыс. км .

Еще один шариковый карданный шарнир типа «Бирфильд» представлен на рисунке 1, в . Он состоит из чашки 8 , сферического кулака 10 и шести шариков 7 , размещенных в сепараторе 9 . Сферический кулак 10 надевается на шлицованную часть ведущего вала 16 и стопорится кольцом 14 . От попадания грязи во внутреннюю полость шарнир защищен защитным резиновым чехлом 15 .
Все сферические поверхности деталей шарнира выполнены по разным радиусам, а канавки имеют переменную глубину. Благодаря этому при наклоне одного из валов шарики выталкиваются из среднего положения и устанавливаются в биссекторной плоскости, что обеспечивает синхронное вращение валов.

Шарниры типа «Бирфильд» имеют высокий КПД, долговечны, и могут работать при углах до 45 ˚. Поэтому они широко применяются в приводе управляемых колес многих переднеприводных легковых автомобилей в качестве наружного шарнира, или, как его еще называют - наружной «гранаты».
Основной причиной преждевременного разрушения шарнира является повреждение эластичного защитного чехла. По этой причине автомобили высокой проходимости часто имеют уплотнение в виде стального колпака. Однако это приводит к увеличению габаритов шарнира и ограничивает угол между валами до 40 °.

При использовании шарнира типа «Бирфильд» на внутреннем конце карданной передачи необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески.

Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир типа «ГКН» (GKN).
Осевое перемещение в шарнирах типа GKN обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира. Максимальный допустимый угол наклона вала в данной конструкции ограничивается 20 °.
При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят в канавках, что снижает КПД шарнира.

В конструкциях современных легковых автомобилей иногда встречаются карданные шарниры типа «Лебро» (Loebro), которые, как и шарниры GKN обычно устанавливаются на внутреннем конце карданной передачи, поскольку способны компенсировать изменение длины карданного вала.

Шарниры «Лебро» отличаются от шарниров GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16 ° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная - без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами.
Такой шарнир имеет меньшие габариты, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции перемещения шариков в кулаках.

Принципиальное устройство этих шариковых шарниров представлено на рисунке 2 .

Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110

Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110 (рис. 3 ) состоит из вала 3 и двух карданных шарниров 1 и 4 равных угловых скоростей. Вал 3 привода правого колеса выполнен из трубы, а левого колеса – из прутка. Кроме того, валы имеют разную длину. На вал надевается защитный чехол 6 , а затем шарнир в собранном виде со смазочным материалом фиксируется от осевого перемещения стопорным кольцом 5 . Защитные чехлы крепятся хомутами 2 .

Внутренний шарнир (внутренняя «граната) 1 , который вязан с дифференциалом, является универсальным, т. е. кроме обеспечения равномерного вращения валов под изменяющимся углом он позволяет увеличивать общую длину привода, что необходимо для перемещения передней подвески и силового агрегата. Происходит это потому, что внутренняя поверхность корпуса шарнира 1 имеет цилиндрическую форму, и канавки в ней нарезаны продольно, это позволяет внутренним деталям шарнира перемещаться по продольным канавкам в осевом направлении.



Кулачковые шарниры равных угловых скоростей

На автомобилях средней и большой грузоподъемности марок «КамАЗ», «Урал», «КрАЗ» карданные передачи в приводе передних колес работают под большим крутящим моментом. Шариковые шарниры не могут передавать больших крутящих моментов из-за возникновения значительных контактных напряжений и ограничения по удельному давлению шариков на канавки. Поэтому в них применяют кулачковые карданные шарниры (рис. 1, г ). Аналогичные шарниры иногда устанавливают на переднеприводные автомобили марки «УАЗ».

Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей (рис. 1, г ) состоит из двух вилок 18 и 20 , которые вставлены в кулаки 2 и 5 с пазами; в эти пазы входит диск 19 . При передаче крутящего момента и вращения от ведущего вала 17 на ведомый вал при повернутом колесе каждый из кулаков 2 и 5 поворачивается одновременно относительно оси паза вилки в горизонтальной плоскости и относительно диска 19 в вертикальной плоскости.
Оси пазов вилок лежат в одной плоскости, которая проходит через среднюю плоскость диска. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны осям валов, поэтому точка их пересечения всегда располагается в биссекторной плоскости.

Такой карданный шарнир требует повышенного внимания к смазыванию, так как для его деталей характерно трение скольжения, вызывающее значительный нагрев и изнашивание трущихся поверхностей. Трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что кулачковый шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Однако он способен передавать значительный крутящий момент.

Еще один тип кулачкового шарнира равных угловых скоростей - шарнир «Тракта» (на рисунке ), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.
Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания. В такой конструкции тоже возникают значительные силы трения скольжения, снижающие КПД шарнира.

Трехшиповые шарниры равных угловых скоростей

В трехшиповом шарнире (на рисунке ) крутящий момент от ведущего вала передают три сферических ролика, которые установлены на радиальных шипах, жестко связанных с корпусом шарнира ведомого вала. Шипы относительно друг друга располагаются под углом 120 ˚. Сферические ролики чаще всего устанавливаются на шипы посредством игольчатых подшипников.

Ведущий вал имеет трехвальцевую вилку, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче крутящего момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40 ˚.

Особенностью трехшипового шарнира является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в биссекторной плоскости, а в плоскости, проходящей через оси шипов. Равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.



← Вернуться